优美科DNX-GT催化剂及“双SCR反应器”技术在超高NOx及NOx脱除率燃气内燃机SCR的应用

大气网讯:部分燃气内燃机烟气排放NOx浓度可高达2000~5000mg/Nm3，而燃气内燃机烟气排放NOx的要求日趋严格。2018年，优美科公司采用专用于燃气内燃机烟气SCR脱硝的DNX-GT催化剂及“双SCR反应器”技术，为内蒙古明拓铬业公司成功实现NOx自2000mg/Nm3至75mg/Nm3，同时氨逃逸小于3ppmv的排放要求。

基于持续不断的研发改良，优美科的DNX-GT催化剂具有薄壁、高目数、高开孔率、高活性、高NOx脱除率、良好的耐热冲击等显著特征，脱硝效率可达98％时氨逃逸率小于1ppm，使用寿命可超过50,000小时无替换。详细信息见论文《优美科波纹式DNX-GT催化剂及技术在大型燃气轮机烟气SCR脱硝装置上的应用经验》。

图1优美科DNX系列SCR催化剂截面示意图

然而，受限于流场均匀性，在SCR入口NOx超高（＞2000mg/Nm3）、脱除效率超高（＞95%）的情形下，喷射入的氨在SCR反应器截面出现局部过量而局部不足的现象。如此，在氨过量部分，NOx脱除率即便达到100%，而由于氨不足部分NOx脱除率受氨量限制而偏低，则整个SCR的NOx脱除率遭遇“天花板”，即无论添加多少催化剂和喷入多少氨，SCR的NOx脱除率及氨逃逸也无法达到排放要求。明拓项目即要求NOx从2000mg/Nm3减排至75mg/Nm3，同时氨逃逸小于3ppmv。这就需要在工艺上为SCR催化剂创造条件。

图2即为明拓项目若采用常规单SCR反应器时，催化剂用量及氨逃逸的关系。橘红色点则为明拓项目采用DNX-GT催化剂及“双SCR反应器”技术后的性能，即在较小的催化剂用量下，满足氨逃逸小于3ppmv的要求。

图2 催化剂用量与氨逃逸的关系

实验及应用经验证明，NOx与氨在经过SCR催化剂反应后，NH3的分布会变的极其不均匀，最高可达2900%，如图3所示。

图3 第一级反应器入口NH3分布相对标准偏差与第一级反应器出口NH3分布相对标准偏差&NH3逃逸的关系

优美科通过多年的研发实验及应用，开发出“双SCR反应器”技术，从而解决了SCR入口NOx超高（＞2000mg/Nm3）、脱除效率超高（＞95%）应用中脱硝效率“天花板”的问题。

优美科的“双SCR反应器”技术，将两级SCR反应器串联，在两级SCR反应器之间增设烟气导流混合装置，使进入第二级SCR反应器的NH3分布大为改善，一般NH3/NOx的标准偏差可＜15%。

为了使“双SCR反应器”第二级SCR反应器入口烟气流场均匀分布，优美科公司为此进行了CFD模拟设计，使烟气流速的分布相对标准偏差＜15%，NH3/NOx的分布相对标准偏差＜15%，温度偏差小于±10℃。

图4明拓项目“双SCR反应器”CFD模拟氨分布云图

实际运行中，该项目SCR脱硝出口NOx仪表最低显示接近0mg/Nm3（低于仪表最低检测限制）。

明拓项目的成功实施，是优美科DNX-GT催化剂及“双SCR反应器”技术完美结合的又一典范，不仅对于国内燃气内燃机SCR脱硝行业提供范例，对于其他行业类似的超高NOx（＞2000mg/Nm3）、超高NOx脱除效率（＞95%）的SCR脱硝应用也具有重要的参考意义。